Приобрел, стало быть, 3Д-принтер, и задумался, а нет ли в сети каких-то проектов астротрекера? Оказалось, есть, причем выбор довольно большой. Приглянулся этот: OG star tracker
Почему он?
- экваториальный
- доступные компоненты
- сравнительно компактный
В целом, представляет собой классическую "амбарную дверь" на безлюфтовом шарнире. Печатать предлагается PLA-пластиком, но мне кажется, что гораздо лучше использовать PETG, как более стойкий к атмосферным и температурным воздействиям.
Привод - шаговый мотор NEMA 17 (1.8 или 0.9 градуса на шаг). Имеется редуктор с конечным соотношением 1:101.25. Передача момента ременная. Искатель полюса - лазерная указка (под различные их форматы на печать предлагаются разные компоненты). Управление с микроконтроллера (любого, на самом деле, особенно если умеешь программировать). Благодаря 3Д-печати вы, в принципе, можете самостоятельно изготовить платформу под любую треногу/штатив. Я выбрал геодезическую треногу с винтом 3/8" (стандартная резьба для них) - жесткая конструкция, большая ровная платформа, стоят 3 копейки. Также трекер можно апгрейднуть, дополнив DEC-системой.
Инструкции как таковой, к сожалению, нет. Только краткое описание и статья на сайте, в какие места вплавлять закладные. Плюс, в списке деталей есть пара ошибок с крепежом, но это не особо критично. Крепеж, кстати, предлагается DIN 912, и многие детали спроектированы под них. Часть можно заменить на обычные, но не уверен, что это нужно. Хотя DIN 912 у нас довольно экзотичны, у себя в хозмаге не нашел, пришлось закупать на маркетплейсе за многоденяк
(5 единиц за 200 руб это кошмар, конечно). Ну, хотя бы резьба метрическая.- }
- фото до установки на геодезическую треногу
Под себя мне пришлось некоторые дополнения сделать. К примеру, натяжитель ремня очень большой люфт имеет, пришлось переделывать. Также сделал проставку под свою штативную голову.
Базовый вариант предлагает использовать Arduino, но я отказался от него в пользу ESP32 - у моего Arduino оказался оооооочень неточный клок - ошибка 10 секунд за 1 час. Ну и ESP32 с WiFi модулем позволят более интересные вещи реализовать, что я и сделал, но об этом позже.
Управление шаговиком осуществляется с помощью драйвера TMC2209. Выставил микрошаг 64. Вкупе с шаговиком 0.9 град/шаг (400 шагов/оборот) и редукцией 101.25 конечная точность по линии небесного экватора - 0.5 угловых секунд на шаг (а если учесть, что драйвер еще умеет в безусловную экстраполяцию до 256 микрошагов - то и плавность повышается). Такое необычное число редукции очень хорошо ложится на 24-часовую систему (солнечные сутки), и в моем случае выходит 30 шагов в секунду. Конструкцию в принципе можно упростить, используя покупной планетарный редуктор, скажем, 1:10 (родной ременной 1:9), тогда конечная редукция будет 112.5 -> 33.333 шагов/с -> 0.45 угл.с/с.
НО(!) как мы знаем, нам нужны не солнечные, а звездные сутки. И вот тут начинается свистопляска, потому что изначальная конструкция не была на это рассчитана, плюс особенности микроконтроллеров. Вместо использования задержек или постоянного тыркания запроса таймера можно (и лучше всего) использовать прерывания по таймеру. Прерывания обеспечат безусловность выполнения шаговых команд, не завися от разного рода задержек, а хардварный сброс обеспечат нужную точность. У ESP32 таймеры сидят на клоке 80 МГц с 16-битный прескейлером и 64-битным делителем (ну или наоборот, не так важно). Именно в этом и заключается сложность, поскольку точно поделить длительность звездных суток на значения таймера невозможно - все равно будут дробные значения. Путём нехитрых математических вычислений оказалось, что текущая редукция (с подобранными параметрами таймера) выдаст ошибку 1 шаг раз в 3.6 суток. Мне кажется, этого более чем достаточно
С помощью того же ESP32 у меня организовано управление камерой. Точнее, самой съемкой - с помощью шнурка ДУ камере подаются команды на спуск, а таймер МК обеспечивает нужную выдержку и задержки между снимками.
Общее управление трекером висит всё на том же ESP32, подключается он по WiFi (на старте он выступает как точка доступа). Интерфейс управления разработан на базе библиотеки GyverHub - достаточно легкий и продвинутый конструктор. В управление трекером входит:
- пуск/остановка двигателя
- отображение информации о, собственно, движении и текущих координатах
- установка текущих координат
- ускоренный поворот до указанных координат или на указанное число градусов (минут, секунд)
- различные каатлоги (без фанатизма): HR (+имена, обозначения), Мессье (+имена), NGC2000 (+имена)
- настройка сети
- }
- часть интерфейса. так выглядят каталоги и система движения
Питание 5В. Для двигателя используется повышайка 9В. Ток двигателя 1.35А, потому на вход надо подавать желательно 3А. У меня банка на 20к мАч тянет такой ток.
Испытания показали, что всё работает правильно. Особенно если правильно выставлена полярная ось. Правда, у меня с балкона полярную звезду не видно, и тогда настройка выполняется по приборам и на глаз, но добиться точности все равно очень сложно - с объективом фокусом 135 мм хорошо если на выдержке 1 минута не заметно движение звезд, так что приходится обходиться маленькими выдержками.
Дворовые испытания с выставлением оси с помощью лазерной указки показали великолепные результаты - на 2 минутной выдержке звезды - точки. Однако, и тут есть нюансы: может из-за того, что я не плотно вбил ножки треноги в грунт (снег) у меня уплыла ось трижды, а может и из-за гибкости пластика. В общем, это надо учитывать, и сначала навешивать оборудование, примерно выставлять его на объект съемок, и только потом выставлять ось. Еще есть неприятный момент в штативной голове. С виду она нормальная, хорошая, но фактически она достаточно жидкая и легко трясется (особенно от тяжелой аппаратуры). Плюс система зажимов, я так подозреваю, проскальзывает, поскольку иногда от кадра к кадру имеются разнонаправленные треки звезд. Поэтому в планах спроектировать свою голову, но уже без "рыскания" - в угоду жесткости придется пожертвовать скоростью первичного наведения.
В дальнейшем хочу таки сделать и DEC систему, но это может ограничить использование трекера на балконе (всё таки, габариты вырастут)
Ссылка на мою прошивку тут
Вопросы, предложения - приветствуются =)
